原创 朝花夕拾.第二季：无刷版XUFO

上次说到最初的XUFO玩具实验，一方面受限于飞行平台过于“卡通”，升力太小不便于进一步的实验；另一方面也在算法上有些欠缺，于是后来打造了一版无刷电机动力的XUFO，时间大概是2007年夏天。

结构使用碳纤维管搭建，四周用碳纤维杆加强，中心和顶端结构使用了广告公司的PVC板切割几个槽路，用万能胶和热熔胶粘合而成，另外粘了几个PVC管作为支脚，整体结构轻巧、结实，最关键是便宜啊！

无刷电机选用银燕KV830的，螺旋桨使用GWS的三叶正反桨，四只无刷电调绑在碳纤维杆上，电池挂在机腹，控制板下面垫了一层软泡沫，侧部放置接收机。

在控制上这次验证了模糊PID以及仿人智能算法，模糊PID是对上次模糊算法的修改，但是调了几次参数效果不大理想就放弃了，主要实验仿人智能（HSIC）。这个是李祖枢、涂亚庆教授创建的新型控制算法，按照人的思维，根据系统的动态变化模态进行辨识、调整，可以有效地利用积分信息同时消除积分饱和的不利因素，还引入了扩张因子与抑制因子，因此可以称作一种基于模态判断的变结构PID，对此感兴趣的朋友请google。

HSIC的实验效果相当不错，室内悬停的稳定性实验比起第一版有相当大的提高，参数很好调整，即便是XUFO的载荷发生较大变化，或者各方向的负载不均匀，也能较好的适应。但是存在一个问题：遇到较强的外部干扰，XUFO需要打几个摆子才能够稳定下来，不能一次到位，也就说动态性能还不如第一版，这令我很郁闷。

后来用算法我在其他试验中作了一下，本身是不存在响应过慢的，可以排除算法的问题，那到底是怎么回事呢？后来在网友“老老糊涂虫”的点播下我才晓得：无刷电机的转速较高、力矩较小，直接驱动螺旋桨有点“小孩舞大刀”力度不够，XUFO的平衡是建立在各螺旋桨快速调整的基础上的，而快速调整需要充足的力矩来保证，正是无刷电机直驱的力矩余量不足造成了XUFO的动态调整性能降低。

这个问题的解决途径有三：要么定制低KV值的无刷电机，提高输出力矩；要么加装几倍的减速器提高输出力矩；要么改造调速器提供闭环功能强化调速动态性。第一个办法是最有效的，也能够提高电能的利用率，第二个办法增加了成本和损耗，第三个办法也具有一定的实用性。

通过这次的实验，积累了仿人智能控制算法的应用经验，找到了改进XUFO的改进方向。